$$ \renewcommand{\vec}[1]{\mathbf{#1}} \newcommand{\nhat}{\mathbf{\hat{n}}} \newcommand{\x}{\mathbf{\hat{x}}} \newcommand{\y}{\mathbf{\hat{y}}} \newcommand{\z}{\mathbf{\hat{z}}} \newcommand{\rhat}{\mathbf{\hat{r}}} \newcommand{\phihat}{\boldsymbol{\hat{\phi}}} \renewcommand{\d}{\mathrm{d}} $$

 

 

 

Oppgave

Oppgave: Amperes lov og symmetrier

Vi skal i denne oppgaven arbeide med symmetrier for magnetfeltet og hvordan vi kan bruke Amperes lov til å bestemme magnetfelt. Vi ser på en uendlig stor, tynn flate i \( xy \)-planet med en uniform overflatestrømtetthet \( \vec{J} = J_0 \x \).

a) Hvilket koordinatsystem tror du det er lurt å bruke til å beskrive dette systemet?

Answer.

Kartesisk.

b) Hvilke koordinater kan \( \vec{B} \)-feltet avhenge av?

Answer.

\( \vec{B} = \vec{B}(z) \)

c) Kan det magnetiske feltet ha en komponent i \( x \)-retningen? Begrunn svaret ditt.

Answer.

Nei

d) Hva skjer med det magnetiske feltet når vi erstatter \( z \) med \( -z \)? Tenk nøye gjennom hva som skjer med en eventuell \( y \)- og \( z \)-komponent av \( \vec{B} \)-feltet.

Answer.

\( \vec{B}(z) = - \vec{B}(-z) \).

e) Kan det magnetiske feltet ha en komponent i \( z \)-regningen? Begrunn svaret ditt.

Answer.

Nei

f) Hvordan kan du nå velge en Ampere-løkke slik at magnetfeltet langs Ampere-løkken er konstant (i retningen av løkken)?

g) Skriv opp Amperes lov for denne løkken. Sjekk fortegnet på strømmen og fortegnene på magnetfeltet og retningen på linje-elementene langs løkken.

Answer.

$$\oint_C \vec{B} \cdot \d \vec{l} = -4y B_y(z) = \mu_0 I = \mu_0 (2y) J_0$$

h) Hva blir magnetfeltet?

Answer.

$$B_y = - \frac{\mu_0 J_0}{2} \quad (z>0)$$ og $$B_y = \frac{\mu_0 J_0}{2} \quad (z<0)$$